Эффекты термомагнитной предыстории в поведении намагниченности порошковой системы синтетического наноферригидрита в присутствии магнитных межчастичных взаимодействий

В работе исследованы температурные зависимости намагниченности $M(T)$ двух порошковых систем наночастиц ферригидрита с идентичными размерами частиц ферригидрита (средний размер частиц $\approx$2.7 nm) и различной интенсивностью магнитных межчастичных взаимодействий (ММВ). Помимо обычно наблюдаемого увеличения температуры суперпарамагнитной блокировки $T_\mathrm{B}$ (от 17 K до 50 K), ММВ ярко проявляются при различных условиях и режимах термомагнитной предыстории. Обнаружено, что скорость предварительного охлаждения во внешнем магнитном поле (в использованном диапазоне 1–10 K/min) влияет на величину намагниченности системы при низкой температуре и форму зависимости $M(T)$ в температурном интервале до $T_\mathrm{B}$. Это влияние значительно для достаточно слабых внешних полей (до $\sim$300 Oe), а при увеличении поля до $\sim$800 Oe скорость охлаждения становится уже несущественной для величины намагниченности. При этом, для диапазона внешних полей до $\sim$300 Oe, зависимости $M(T)$, получаемые во время охлаждения во внешнем поле и при отогревании образца в поле (после предварительного охлаждения), различаются. Для системы наночастиц ферригидрита, в которой ММВ ослаблены, указанные эффекты отсутствуют. Анализ полученных результатов позволил предложить следующий сценарий реализации обнаруженных термомагнитных эффектов. При наличии ММВ (в области температур ниже $T_\mathrm{B}$), основное состояние структуры магнитных моментов частиц $\mu_\mathrm{P}$ такое, что векторы $\mu_\mathrm{P}$ соседствующих частиц стремятся ориентироваться преимущественно друг против друга (антиколлинеарно). Это происходит при относительно “медленном” охлаждении системы (1 K/min), а при “быстром” охлаждении (10 K/min), т. е. “закалке” во внешнем поле, векторы $\mu_\mathrm{P}$ остаются преимущественно направленными “по полю”, как и в области температур суперпарамагнитного состояния (при $T >T_\mathrm{B}$). Интервал магнитных полей, в которых наблюдаются описанные эффекты, определяется конкуренцией энергии ММВ и зеемановской энергией $\mu_\mathrm{P}$ $\cdot$ $H$.